响应面法对大豆花粉离体萌发主要影响因子的优化

王昌陵+曹永强+张立军+王文斌+闫春娟+孙旭刚+宋书宏

摘要： 以辽宁省审定的大豆品种辽豆15号花粉为材料，探讨大豆花粉在离体培养条件下萌发、生长的主要影响因子。采用单因素试验筛选出大豆花粉萌发培养基最佳碳源为蔗糖，Ca2+源为CaCl2，有效植物生长调节剂为GA3。通过Plackett-Burman设计法对影响大豆花粉管生长的8个因素进行了评价，筛选出具有显著效应的3个因素：初始pH值、蔗糖、GA3。用最陡爬坡路径逼近花粉管长度响应区域，通过响应面法确定主要影响因素的最佳水平组合。结果表明，大豆花粉离体萌发的各影响因子的最佳水平组合为蔗糖浓度19.2%、GA3 68.9 mg/L、初始pH值6.47、H3BO4 0.015%、CaCl2 0.05%、PEG-4000 7.5%、温度25 ℃、时间3 h。优化后离体培养花粉管长度达391.95 μm，比优化前提高32.68%。

关键词： 大豆花粉；萌发；Plackett-Burman设计；响应面法；优化

中图分类号： S565.103 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）03-0094-05

高等植物有性生殖过程中，花粉萌发是极为重要的环节[1]。花粉萌发率、花粉管长度是直接反映植物生殖活力的主要标志。在大豆常规育种过程中，对亲本进行选择配制以及开展杂交大豆育种、不育系研究，都涉及到大豆花粉的萌发问题[2-4]。花粉萌发时花粉粒吸水膨大，花粉粒内壁沿萌发孔向外突出，最后形成花粉管[5]，是极为复杂的生理过程[6]。花粉离体萌发需要碳源[7]、矿物质元素及生长调节剂[8]的参与，只有在培养基中含有足量且合适的营养组分并在适宜的pH值、温度等条件下，花粉才能正常萌发生长[9]。由于涉及到多个可变因子，如何快速有效地筛选出主要因素并进行优化是该研究领域的关键问题之一。……